CN212409494U - 具有非等径陶瓷球的复合防护板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有非等径陶瓷球的复合防护板，包括上、下设置的面板以及填充在面板之间的由高分子粘弹性材料制成的一整块芯材，该芯材内包覆有至少2层陶瓷球层，相邻层的陶瓷球之间交错设置，同一层的陶瓷球直径相同；其中所述芯材内具有至少2种不同直径的陶瓷球，先抗侵彻的陶瓷球为大直径陶瓷球。本实用新型通过在防护板内部大小不同直径陶瓷球错位阵列，确保弹体以任意角度侵彻均可发生偏转；通过在防护板内部设置大小不同直径陶瓷球，在弹体撞击后，陶瓷球将冲击力迅速传递给周围陶瓷球，从而带动整个防护结构板参与抗击弹体，明显的提高板体整体参与抗侵彻一体性性能。

Description

具有非等径陶瓷球的复合防护板

技术领域

本实用新型涉及适用于装甲防护和船舶建造的防护板，尤其涉及一种具有非等径陶瓷球的复合防护板。

背景技术

过去一个世纪以来，军事与民用工程师们对高速侵彻现象开展了大量研究，从事装甲防护研究的工程师，想方设法的减小被防护结构的破坏，抵抗高速弹体的侵彻。随着科学的不断发展，一些传统材料的抗冲击性能已经远远不能达到所需的要求，因此各类新型复合材料应运而生，复合防护板便是其中之一。

现有提高防护结构抗侵彻性能的方法主要有如下3种：

1、通过高强度面板抵抗弹体冲击，如专利CN201510104925.5公开了一种高抗弹性装甲用钢板及其制造方法，其通过改变化学成分方法提高装甲钢板的硬度，从而提高其抗穿透性；但同时又存在装甲钢板过重等问题。

2、利用吸能原理，通过在夹层板中间层设置高分子弹性体材料吸能层，弹体撞击夹层板，此时吸能层变形可以有效吸收冲击产生的能量；比如夹层板以高分子聚乙烯板之间的缓冲层吸收冲击产生的能量，采用板与板之间胶结方式制造，在高速弹体侵入后，产生冲击波、透射波和反射波能量，夹层板通常产生分层及面板脱落等现象，上述破坏过程虽然可以耗散更多的能量，但是其缺点在于结构的整体性遭受严重破坏，导致抗二次打击能力的急剧下降甚至丧失。

3、加入高硬度的陶瓷材料防护层，如将陶瓷片设置在防护结构外层，可以利用陶瓷本身的高硬度磨蚀弹丸，甚至可以迫使弹丸破碎，从而达到很好的防护效果，但陶瓷在遭受弹体侵彻后，陶瓷易破碎并飞溅，一方面容易造成二次伤害，另一方面也存在无法承受二次打击的问题。还有现有技术中有采用6061铝合金约束Al2O3陶瓷球复合材料新型装甲板，利用金属基体约束陶瓷球，充分发挥了陶瓷材料高硬度及耐高温的优势,但其韧性不足，同样存在与前述陶瓷片类似的问题。

综上所述，目前防护板虽结构种类功能繁多，但依然存在防护结构本体过于沉重以及抗二次打击能力弱等问题。

因此，亟待解决上述问题。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型的目的是提供一种通过非等径陶瓷球的排布来增加陶瓷球体遭冲击后力的传递路径，扩大受力面积，使复合防护板具备更好的抗侵彻性能；同时利用芯材的弹性使得受击打后的陶瓷球回归原位便于承受二次打击提高防护板抗击打次数的具有非等径陶瓷球的复合防护板。

技术方案：为实现以上目的，本实用新型公开了一种具有非等径陶瓷球的复合防护板，包括上、下设置的面板以及填充在面板之间的由高分子粘弹性材料制成的一整块芯材，该芯材内包覆有至少2层陶瓷球层，相邻层的陶瓷球之间交错设置，同一层的陶瓷球直径相同；其中所述芯材内具有至少2种不同直径的陶瓷球，先抗侵彻的陶瓷球为大直径陶瓷球。

其中，所述芯材内具有2种不同直径的陶瓷球。

优选的，所述大直径陶瓷球与小直径陶瓷球的直径之比为1.3～2.5。

再者，所述小直径陶瓷球的层数大于大直径陶瓷球的层数。

进一步，所述芯材内具有3种不同直径的陶瓷球。

优选的，沿着抗侵彻方向大直径陶瓷球层、中直径陶瓷球层和小直径陶瓷球层依次排列。

再者，侵彻体为子弹，子弹直径与大直径陶瓷球的直径之比为0.8～1。

本实用新型公开了一种具有非等径陶瓷球的复合防护板的应用，采用具有非等径陶瓷球的复合防护板制造装甲设备的外部防护层，其中靠近大直径陶瓷球层的面板为外侧面板。

本实用新型公开一种具有非等径陶瓷球的复合防护板的制作方法，包括如下步骤：

(1)、芯材选用可熔的高分子粘弹性材料，制作第一专用模具，该第一专用模具为一面开口的盒状结构，该盒状结构的内部插设有用于分隔不同直径陶瓷球层的中间面板，该盒状结构的各个面板之间可拆卸连接；

(2)、将陶瓷球分成m组，m≥2；每一组内陶瓷球的直径相同，相邻组的陶瓷球直径不同，中间面板的数量为m-1；

(3)、将面板分别放置于第一专用模具的左右面板内侧，先将第1组陶瓷球放入熔化后的高分子粘弹性材料内，搅拌均匀后将其倒入一侧面板和相邻的中间面板之间，待冷却后抽掉该中间面板，完成第1组陶瓷球层的浇筑成型；若中间面板已被抽完则转步骤(6)，若中间面板未被抽完则转步骤(4)；

(4)、将第2组的陶瓷球放入熔化后的高分子粘弹性材料内，搅拌均匀后将其倒入成型后的第1组陶瓷球层与相邻的中间面板之间，待冷却后抽掉该中间面板，完成第2组陶瓷球层的浇筑成型；

(5)、将其余各组的陶瓷球放入熔化后的高分子粘弹性材料内，搅拌均匀后将其倒入成型后的相邻组陶瓷球层与相邻的中间面板之间，待冷却后抽掉该中间面板，完成该组陶瓷球层的浇筑成型；直至中间面板均被抽完；

(6)、最后将第m组的陶瓷球放入熔化后的高分子粘弹性材料内，搅拌均匀后将其倒入成型后的相邻组陶瓷球层与另一侧面板之间，待冷却后即加工完毕。

本实用新型公开另一种具有非等径陶瓷球的复合防护板的制作方法，包括如下步骤：芯材选用可熔的高分子粘弹性材料，制作第二专用模具，该第二专用模具为一面开口的盒状结构，该盒状结构的各个面板之间可拆卸连接；将面板分别放置于第一专用模具的左右面板内侧，再将所有陶瓷球按序摆放在第二专用模具内，最后将熔化后的高分子粘弹性材料倒入第二专用模具内，待冷却后拆掉模具即加工完毕。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)、本实用新型通过在防护板内部大小不同直径陶瓷球错位阵列，确保弹体以任意角度侵彻均可发生偏转；通过在防护板内部设置大小不同直径陶瓷球，在弹体撞击后，陶瓷球将冲击力迅速传递给周围陶瓷球，从而带动整个防护结构板参与抗击弹体，明显的提高板体整体参与抗侵彻一体性性能；

(2)、本实用新型防护结构板中的大小直径不同陶瓷球的存在使弹体发生偏转且扩大结构板受力面积，因此在弹体速度高于弹道极限速度时，迎弹的面板穿透后，由于大、小陶瓷球的作用使弹体运动轨迹改变且整体抗击减少大量能量，对防护板后方保护物仍起到重要保护作用；

(3)、本实用新型防护板中陶瓷球通过高分子弹性体材料芯材包裹固定，其为柔性约束，不同于现有技术中金属基体包裹的刚性约束，金属基体包裹陶瓷球，不能弹性变形吸能；柔性体约束比刚性约束好在：在弹体侵入时，芯材弹塑性变形吸能，带动着全部陶瓷球位置会发生细微变化，整个防护板一体化消耗能量；本实用新型高分子弹性体材料芯材包裹陶瓷球，弹体一次冲击后，高分子弹性体材料芯材变形吸能，陶瓷球发生细微位移；一方面陶瓷球位移消耗掉大量的弹体冲击能量，利用陶瓷球的“动”去消耗弹体的能量和动能，区别于现有技术；另一方面改变弹体受力点，运动方向发生改变；在弹体侵入一段时间后，受到击打剩余的陶瓷球通过高分子弹性体材料芯材的弹力回到原来的位置；在下一次弹体侵彻时，如若与上一次的弹体入射点位置相同，同样的还有撞击到没有破碎的陶瓷球，仍发生偏航，有效提高防护结构抗击打次数；

(4)、本实用新型可通过选用合适球径和合适球层提高防护板刚度从而满足抵抗不同侵彻弹体的需求；

(5)、本实用新型中陶瓷球、芯材与面板浇筑成型，面板通过芯材浇筑成型过程中的凝固力形成一体，有效防止分层，整体吸收侵彻体能量，抗侵彻性能有效增加；

(6)、本实用新型的防护板在相同体积的情况下，质量更轻且防护能力更强；本实用新型的防护板制造简单、成本低廉，可广泛应用于船舶、装甲车等防护领域。

附图说明

图1为本实用新型中实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型中实施例1的剖视图；

图3为本实用新型中实施例10的结构示意图；

图4为本实用新型中实施例10的剖视图；

图5～图7为本实用新型实施例10弹体侵彻防护板的过程示意图；

图8为本实用新型中实施例1中第一专用夹具的主视图；

图9为图8中A-A向的剖视图；

图10为本实用新型中实施例10中第一专用夹具的主视图；

图11为图10中B-B向的剖视图；

图12为本实用新型中第二专用模具的主视图；

图13为图12中C-C向的剖视图；

图14为本实用新型中陶瓷球的受力示意图；

图15为本实用新型中单层陶瓷球的布置示意图；

图16为本实用新型中实施例6的剖视图；

图17为本实用新型中实施例8的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步说明。

本实用新型一种具有非等径陶瓷球的复合防护板，包括面板1、芯材2和陶瓷球，面板1上、下间隔设置，面板的材质可为钢板或铝合金板，具体迎弹的面板可选用603装甲钢，背弹的面板可选用7039铝合金，具有较好的防弹性能和较高的性价比；其中面板大小以及形状根据实际工程需要而定。

如图15所示，芯材2是填充在两块面板之间，由高分子粘弹性材料制成的一整块芯材2，该芯材内包覆有至少2层陶瓷球层，相邻层的陶瓷球之间交错设置，同一层的陶瓷球直径相同；其中芯材内具有至少2种不同直径的陶瓷球，先抗侵彻的陶瓷球为大直径陶瓷球3。侵彻体为子弹，子弹直径与大直径陶瓷球3的直径之比为0.8～1。其中每一层中的每一行陶瓷球水平排列，平行于面板的边缘处，且行与行之间错位放置。

芯材2内具有2种不同直径的陶瓷球时，大直径陶瓷球3与小直径陶瓷球4的直径之比为1.3～2.5，且小直径陶瓷球4的层数大于大直径陶瓷球3的层数。

如图14所示，芯材2内具有3种不同直径的陶瓷球时，沿着抗侵彻方向大直径陶瓷球层、中直径陶瓷球层和小直径陶瓷球层依次排列。后面布置的小直径陶瓷球层主要是消耗弹体经过大直径陶瓷球后剩下的微小能量，小直径陶瓷球层在受到力的时，可以快速传递力，使得最后在背弹的面板上的应力最小。假设侵彻体正好撞击一个陶瓷球且陶瓷球能将侵彻体作用力均匀传递，垂直作用力为F，忽略掉陶瓷球破碎吸能和聚氨酯塑性拉伸吸能。即第一层球的受力为F，传递到第二层每个球受力为F/3，以此类推，假设共有4层，则传递到第4层球，每个球的受力只有F/12。

采用具有非等径陶瓷球的复合防护板制造装甲设备的外部防护层，其中靠近大直径陶瓷球层的面板为外侧面板。

本实用新型中陶瓷球有多种直径，间杂分布在迎弹的面板与背弹的面板之间。迎弹的面板与背弹的面板可用金属板或高分子材料板。芯材包裹固定陶瓷球，受到弹体冲击后，高分子弹性体材料基体变形和塑性变形吸能，从而陶瓷球发生细微位移；在弹体侵入一段时间后，受到击打剩余的陶瓷球通过利用芯材的弹性回到原来的位置，可承受二次击打。

本实用新型通过在防护板内部设置不同直径陶瓷球，使得当侵彻体(如弹体6)在垂直打到防护板且正中首层陶瓷球球心时，由于陶瓷球层与层交错布置，弹体打到下一层时，必击打在陶瓷球边缘，弹体此时会发生偏转；当弹体垂直打到防护板且击中首层陶瓷球边缘，弹体此时发生偏转；当弹体斜打到防护板，弹体在击中陶瓷球后均发生偏转；即只要弹体击进入防护板后就会发生偏转，在陶瓷球破碎及芯材变形吸收大量能量时，陶瓷球将受到的力传递到周围陶瓷球，随着弹体在防护板内持续运动，受力的陶瓷球则越多，从而带动防护板内几乎所有的陶瓷球及弹性芯体产生运动和变形，在短时间内消耗更多的弹体动能；当弹体撞击到防护板中小直径陶瓷球时，弹体击中陶瓷球中心几率减小从而增强弹体偏转和击中陶瓷球数目增加使得力扩散到陶瓷球的数目明显增加；弹体进入防护板越深，击中陶瓷球越多，角度发生偏转越大，弹体在防护板内部运动轨迹越长，直至其大部分甚至全部动能被消耗掉，迫使其大幅降低剩余速度，甚至在防护板中即停止运动。

本实用新型一种具有非等径陶瓷球的复合防护板的制作方法，包括如下步骤：

(1)、芯材选用可熔的高分子粘弹性材料，制作第一专用模具，该第一专用模具为一面开口的盒状结构，该盒状结构的内部插设有用于分隔不同直径陶瓷球层的中间面板，该盒状结构的各个面板之间可拆卸连接；盒状结构内还设有用于定位面板的定位块7和便于错位排序陶瓷球的排序块8。

(2)、将陶瓷球分成m组，m≥2；每一组内陶瓷球的直径相同，相邻组的陶瓷球直径不同，中间面板的数量为m-1；

(3)、将面板分别放置于第一专用模具的左右面板内侧，先将第1组陶瓷球放入熔化后的高分子粘弹性材料内，搅拌均匀后将其倒入一侧面板和相邻的中间面板之间，待冷却后抽掉该中间面板，完成第1组陶瓷球层的浇筑成型；若中间面板已被抽完则转步骤(6)，若中间面板未被抽完则转步骤(4)；

(4)、将第2组的陶瓷球放入熔化后的高分子粘弹性材料内，搅拌均匀后将其倒入成型后的第1组陶瓷球层与相邻的中间面板之间，待冷却后抽掉该中间面板，完成第2组陶瓷球层的浇筑成型；

(5)、将其余各组的陶瓷球放入熔化后的高分子粘弹性材料内，搅拌均匀后将其倒入成型后的相邻组陶瓷球层与相邻的中间面板之间，待冷却后抽掉该中间面板，完成该组陶瓷球层的浇筑成型；直至中间面板均被抽完；

(6)、最后将第m组的陶瓷球放入熔化后的高分子粘弹性材料内，搅拌均匀后将其倒入成型后的相邻组陶瓷球层与另一侧面板之间，待冷却后即加工完毕。

如图12和图13所示，本实用新型公开另一种具有非等径陶瓷球的复合防护板的制作方法，包括如下步骤：芯材选用可熔的高分子粘弹性材料，制作第二专用模具，该第二专用模具为一面开口的盒状结构，该盒状结构的各个面板之间可拆卸连接，盒状结构内还设有用于定位面板的定位块7和便于错位排序陶瓷球的排序块8；将面板分别放置于第一专用模具的左右面板内侧，再将所有陶瓷球按序摆放在第二专用模具内，最后将熔化后的高分子粘弹性材料倒入第二专用模具内，待冷却后拆掉模具即加工完毕。

本实用新型中弹体首先侵入芯材中的大直径陶瓷球，经过多层大直径陶瓷球层分解在小直径陶瓷球层内。考虑到陶瓷球破碎吸能和芯材材料塑性拉伸吸能，一方面，陶瓷球运动消耗掉大量能量。另一方面，弹体的作用力逐层分散，使得单位面积上的作用力减小。小直经陶瓷球除此之外，还起到改变路径和破碎吸能作用。陶瓷球多层布置，球与球、列与列和层与层错位布置，确保弹体从何种角度方向侵入，均可击中陶瓷球。弹体在侵彻芯材时，弹体击穿陶瓷球发生偏转，下一层的陶瓷球会使弹体再一次改变路径。若弹体还有能量再一次击穿陶瓷球层，陶瓷球会再一次改变侵彻体路径。如此反反复复运动后，弹体在防护板中运动时间越来越长，击中的陶瓷球破碎的越来越多，消耗掉的弹体能量也越来越多。在弹体侵入一段时间后，受到击打剩余的陶瓷球通过高分子弹性体材料芯材回到原来的位置。在下一次弹体侵彻时，如若与上一次的弹体入射点位置相同，同样的还有撞击到没有破碎的陶瓷球，仍就发生偏航；有效提高防护结构抗击打次数。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例1一种具有非等径陶瓷球的复合防护板，包括面板1、芯材2和陶瓷球，面板1上、下间隔设置，迎弹的面板选用603装甲钢，背弹的面板选用7039铝合金，具有较好的防弹性能和较高的性价比；其中面板大小以及形状根据实际工程需要而定。面板的尺寸均为24cm×24cm×4.2cm，其中面板的厚度均为0.2cm。

芯材2是填充在两块面板之间，由高分子粘弹性材料制成的一整块芯材2，该芯材内包覆有7层陶瓷球层，芯材内具有2种不同直径的陶瓷球，分别为大直径陶瓷球3和小直径陶瓷球4。7层陶瓷球层依次为3层大直径陶瓷球层和4层小直径陶瓷球层，相邻层的陶瓷球之间交错设置，同一层的陶瓷球直径相同。

采用具有非等径陶瓷球的复合防护板制造装甲设备的外部防护层，其中靠近大直径陶瓷球层的面板为外侧面板，先抗侵彻的陶瓷球为大直径陶瓷球3。

当侵彻体为子弹时，子弹直径与大直径陶瓷球3的直径之比为0.8。

大直径陶瓷球3的直径为10mm，小直径陶瓷球4的直径为5mm，大直径陶瓷球3与小直径陶瓷球4的直径之比为2。

本实施例1中一种具有非等径陶瓷球的复合防护板的制作方法，包括如下步骤：

(1)、芯材选用可熔的高分子粘弹性材料，如图8和图9所示，制作第一专用模具，该第一专用模具为一面开口的盒状结构，该盒状结构的内部插设有用于分隔不同直径陶瓷球层的中间面板，该盒状结构的各个面板之间可拆卸连接；盒状结构内还设有用于定位面板的定位块7和便于错位排序陶瓷球的排序块8。

(2)、将陶瓷球分成2组，即大直径陶瓷球3为一组，小直径陶瓷球4为另一组；每一组内陶瓷球的直径相同，相邻组的陶瓷球直径不同，中间面板的数量为1；

(3)、将面板分别放置于第一专用模具的左右面板内侧，先将大直径陶瓷球放入熔化后的高分子粘弹性材料内，搅拌均匀后将其倒入一侧面板和相邻的中间面板之间，大直径陶瓷球在一侧面板和相邻的中间面板之间层层排列；待冷却后抽掉该中间面板，完成大直径陶瓷球层的浇筑成型；

(4)、最后将小直径陶瓷球放入熔化后的高分子粘弹性材料内，搅拌均匀后将其倒入成型后的相邻组陶瓷球层与另一侧面板之间，待冷却后即加工完毕。

在长宽尺寸一致的情况下设计4组平行试验，通过改变厚度，确定4组防护板的质量相同。

第1组为传统装甲--普通“三明治”防护板，尺寸为24cm×24cm×4.5cm，上、下面板厚度0.2cm，上、下面板选用A3钢板；第2组为带斜向肋板的夹层板，尺寸为24cm×24cm×3.8m，其中上、下面板和上、下肋板厚度均为0.2cm；第3组为表面带有陶瓷球颗粒的防护板，尺寸为24cm×24cm×4.4cm；第4组为实施例1中的防护板。

使用直径8.08mm的圆头弹丸以600m/s的初速度分别侵彻4组防护板，将从防护结构是否被击穿、弹坑深度、背弹板受弹后凸起高度及背弹板受损程度来分析防护板的优良，在其他参数相差不大的情况下，背弹板受损程度半径越大，说明单点受力越小，则防护性能约好；4组防护板的抗侵彻数据见表1：

表1：4组防护板的抗侵彻参数

由表1中数据可得，在直径8.08mm的圆头弹丸以600m/s的初速度侵入情况下，与前3组相比，实施例1中复合防护板在抗侵彻过程中，明显具有弹坑深度浅、背部凸起低、受损面积合适优点，很大程度上提高了装甲结构的抗侵彻性能。

实施例2

设计4组平行试验，子弹直径与大直径陶瓷球3的直径之比分别为0.67、0.8、1、1.2，其余同实施例1

子弹选用圆头子弹，以600m/s的初速度进行侵彻，弹径变化下的4组复合防护板的抗侵彻数据见表2：

表2：弹径变化下的4组复合防护板抗侵彻数据

由表2中数据可得，在弹体600m/s的初速度侵彻情况下，防护板在抵抗弹体直径为大直径陶瓷球的直径之比为0.8～1倍效果最优。

实施例3

设计7组平行试验，大直径陶瓷球3与小直径陶瓷球4的直径之比分别为3.3、2.5、2、1.6、1.3、1.0、0.7，其余同实施例1

子弹使用直径8.08mm的平头弹丸以600m/s的初速度分别侵彻7组平行试验。将从防护板是否被击穿、弹坑深度及背弹板受损程度来分析防护板的性能，7组复合防护板的抗侵彻参数见表3：

表3：7组复合防护板的抗侵彻参数

由表3中数据可得，在子弹以600m/s的初速度侵入情况下，大直径陶瓷球与小直径陶瓷球的直径比例为1.3～2.5范围内的抗侵彻性能较好。

实施例4

设计3组平行试验，第1组内大直径陶瓷球的直径为8mm，小直径陶瓷球的直径为4mm；第2组内大直径陶瓷球的直径为12mm，小直径陶瓷球的直径为6mm；第3组内大直径陶瓷球的直径为10mm，小直径陶瓷球的直径为5mm；其余同实施例1

使用直径8.08mm的圆头弹丸以600m/s的初速度分别侵彻三组防护板，将从防护板是否被击穿、弹坑深度、背弹板受弹后凸起高度及背弹板受损程度来分析防护板的优良，具体数据见表4：

表4：3组复合防护板的抗侵彻参数

由表4中数据可得，在直径8.08mm的圆头弹丸以600m/s的初速度侵彻情况下，第3组内大直径陶瓷球的直径为10mm，小直径陶瓷球的直径为5mm的弹坑深度最浅，故其效果最好。

实施例5

实施例5的结构与实施例1的结构相同，不同之处在于防护板的制作方法。

本实施例5的一种具有非等径陶瓷球的复合防护板的制作方法，包括如下步骤：芯材选用可熔的高分子粘弹性材料，制作第二专用模具，该第二专用模具为一面开口的盒状结构，该盒状结构的各个面板之间可拆卸连接，盒状结构内还设有用于定位面板的定位块7和便于错位排序陶瓷球的排序块8；将面板分别放置于第一专用模具的左右面板内侧，再将所有陶瓷球按序摆放在第二专用模具内，最后将熔化后的高分子粘弹性材料倒入第二专用模具内，待冷却后拆掉模具即加工完毕。

实施例6

如图16所示，本实施例6为一种具有等径陶瓷球的复合防护板，包括面板1、芯材2和陶瓷球，面板1上、下间隔设置，迎弹的面板选用603装甲钢，背弹的面板选用7039铝合金，具有较好的防弹性能和较高的性价比；其中面板大小以及形状根据实际工程需要而定。陶瓷球选用Al2O3陶瓷，陶瓷球直径为10mm；面板的尺寸均为24cm×24cm×4.1cm，其中面板的厚度均为0.2cm。芯材2是填充在两块面板之间，由高分子粘弹性材料制成的一整块芯材2，该芯材内包覆有7层陶瓷球层，芯材内具有1种不同直径的陶瓷球。相邻层的陶瓷球之间交错设置。陶瓷球填充在迎弹板与背弹板之间，通过高分子弹性体材料芯材固定。

本实施例中弹体彻入防护板，首先迎弹的面板消耗能量、磨损弹体，接着弹体撞击陶瓷球，陶瓷球除破碎吸收大量弹体的能量外，陶瓷球的球形结构还可以改变弹体弹道；分解弹体入侵方向的速度，产生的横向速度增加了弹体路径；同时芯材发生弹性变形和塑性变形，消耗弹体部分能量；在芯材体吸能拉伸变形时，陶瓷球发生细微位移；陶瓷球位移消耗掉大量的弹体冲击能量，利用陶瓷球的“动”去消耗弹体的能量和动能；弹体继续向前运动，设置的多层陶瓷球不断地破碎、磨损弹体，不断地改变弹体弹道，分解弹体入侵方向的速度，从而增加弹体在防护结构板的运动时间；如此弹体经过大陶瓷球层磨损严重，所剩能量不多。

实施例7

在长宽尺寸一致的情况下设计5组平行试验，通过改变厚度，确定5组防护板的质量相同。

第1组为传统装甲--普通“三明治”防护板，尺寸为24cm×24cm×4.5cm，上、下面板厚度0.2cm，上、下面板选用A3钢板；第2组为带斜向肋板的夹层板，尺寸为24cm×24cm×3.8m，其中上、下面板和上、下肋板厚度均为0.2cm；第3组为表面带有陶瓷球颗粒的防护板，尺寸为24cm×24cm×4.4cm；第4组为实施例6中的防护板；第5组为陶瓷球直径为5mm，面板的尺寸均为24cm×24cm×4.3cm，其余同实施例6中结构。

使用直径8.08mm的圆头弹丸以600m/s的初速度分别侵彻5组防护板，将从防护板是否被击穿、弹坑深度、背弹板受弹后凸起高度及背弹板受损程度来分析防护板的优良，具体数据见表5：

表5：5组复合防护板的抗侵彻参数

由表5中数据可得，在直径8.08mm的圆头弹丸以600m/s的初速度侵入情况下，与前3组相比，实施例6中防护板在抗侵彻过程中，明显具有弹坑深度浅、背部凸起低、受损面积合适等优点，很大程度上提高了装甲结构的抗侵彻性能。

实施例8

如图17所示，本实施例8一种具有非等径陶瓷球的复合防护板，包括面板1、芯材2和陶瓷球，面板1上、下间隔设置，迎弹的面板选用603装甲钢，背弹的面板选用7039铝合金，具有较好的防弹性能和较高的性价比；其中面板大小以及形状根据实际工程需要而定。面板的尺寸均为24cm×24cm×4.2cm，其中面板的厚度均为0.2cm。

芯材2是填充在两块面板之间，由高分子粘弹性材料制成的一整块芯材2，该芯材内包覆有7层陶瓷球层，芯材内具有2种不同直径的陶瓷球，分别为大直径陶瓷球3、中直径陶瓷球5和小直径陶瓷球4。7层陶瓷球层依次为2层大直径陶瓷球层、2层中直径陶瓷球层和3层小直径陶瓷球层，相邻层的陶瓷球之间交错设置，同一层的陶瓷球直径相同。

采用具有非等径陶瓷球的复合防护板制造装甲设备的外部防护层，其中靠近大直径陶瓷球层的面板为外侧面板，先抗侵彻的陶瓷球为大直径陶瓷球3。

大直径陶瓷球3的直径为10mm，中直径陶瓷球5的直径为7.5mm，小直径陶瓷球4的直径为5mm。

实施例8中一种具有非等径陶瓷球的复合防护板的制作方法，包括如下步骤：

(1)、芯材选用可熔的高分子粘弹性材料，制作第一专用模具，该第一专用模具为一面开口的盒状结构，该盒状结构的内部插设有用于分隔不同直径陶瓷球层的中间面板，该盒状结构的各个面板之间可拆卸连接；盒状结构内还设有用于定位面板的定位块7和便于错位排序陶瓷球的排序块8。

(2)、将陶瓷球分成3组，即大直径陶瓷球3为一组，中直径陶瓷球5为一组，小直径陶瓷球4为另一组；每一组内陶瓷球的直径相同，相邻组的陶瓷球直径不同，中间面板的数量为2；

(3)、将面板分别放置于第一专用模具的左右面板内侧，先将大直径陶瓷球放入熔化后的高分子粘弹性材料内，搅拌均匀后将其倒入一侧面板和相邻的中间面板之间，待冷却后抽掉该中间面板，完成大直径陶瓷球层的浇筑成型；

(4)、将中直径陶瓷球放入熔化后的高分子粘弹性材料内，搅拌均匀后将其倒入成型后的大直径陶瓷球层与相邻的中间面板之间，待冷却后抽掉该中间面板，完成中直径陶瓷球层的浇筑成型；

(5)、最后将小直径陶瓷球放入熔化后的高分子粘弹性材料内，搅拌均匀后将其倒入成型后的中直径陶瓷球层与另一侧面板之间，待冷却后即加工完毕。

实施例9

在长宽尺寸一致的情况下设计4组平行试验，通过改变厚度，确定4组防护板的质量相同。第1组为实施例6中的防护板；第2组为陶瓷球直径为5mm，面板的尺寸均为24cm×24cm×4.3cm，其余同实施例6中结构；第3组为实施例8中的防护板；第4组为实施例1中防护板。

使用直径8.08mm的圆头弹丸以600m/s的初速度分别侵彻4组防护板，将从防护板是否被击穿、弹坑深度、背弹板受弹后凸起高度及背弹板受损程度来分析防护板的优良，具体数据见表6：

表6：4组复合防护板的抗侵彻参数

由表6中数据可得，在直径8.08mm的圆头弹丸以600m/s的初速度侵入情况下，以上4组试验均未击穿，其中第4组中两种陶瓷球直径试验组弹坑深度最浅，背弹板凸起高度、受力面积相差不多；故两种陶瓷球组合方式效果最好。

实施例10

如图3～图7所示，本实施例10一种具有非等径陶瓷球的复合防护板，包括面板1、芯材2和陶瓷球，面板1上、下间隔设置，迎弹的面板选用603装甲钢，背弹的面板选用7039铝合金，具有较好的防弹性能和较高的性价比；其中面板大小以及形状根据实际工程需要而定。面板的尺寸均为24cm×24cm×4.2cm，其中面板的厚度均为0.2cm。

芯材2是填充在两块面板之间，由高分子粘弹性材料制成的一整块芯材2，该芯材内包覆有7层陶瓷球层，芯材内具有2种不同直径的陶瓷球，分别为大直径陶瓷球3和小直径陶瓷球4。7层陶瓷球层依次为2层大直径陶瓷球层、2层小直径陶瓷球层、1层大直径陶瓷球层和2层小直径陶瓷球层，相邻层的陶瓷球之间交错设置，同一层的陶瓷球直径相同。

采用具有非等径陶瓷球的复合防护板制造装甲设备的外部防护层，其中靠近大直径陶瓷球层的面板为外侧面板，先抗侵彻的陶瓷球为大直径陶瓷球3。

当侵彻体为子弹时，子弹直径与大直径陶瓷球3的直径之比为0.8。

大直径陶瓷球3的直径为10mm，小直径陶瓷球4的直径为5mm，大直径陶瓷球3与小直径陶瓷球4的直径之比为2。

本实施例10中一种具有非等径陶瓷球的复合防护板的制作方法，包括如下步骤：

(1)、芯材选用可熔的高分子粘弹性材料，如图10和图11所示，制作第一专用模具，该第一专用模具为一面开口的盒状结构，该盒状结构的内部插设有用于分隔不同直径陶瓷球层的中间面板，该盒状结构的各个面板之间可拆卸连接；盒状结构内还设有用于定位面板的定位块7和便于错位排序陶瓷球的排序块8。

(2)、将陶瓷球分成4组，即大直径陶瓷球3设置2组，小直径陶瓷球4再设置2组；每一组内陶瓷球的直径相同，相邻组的陶瓷球直径不同，中间面板的数量为3；

(3)、将面板分别放置于第一专用模具的左右面板内侧，先将第一组大直径陶瓷球放入熔化后的高分子粘弹性材料内，搅拌均匀后将其倒入一侧面板和相邻的中间面板之间，大直径陶瓷球在一侧面板和相邻的中间面板之间层层排列；待冷却后抽掉该中间面板，完成第1组大直径陶瓷球层的浇筑成型；

(4)、将第1组的小直径陶瓷球放入熔化后的高分子粘弹性材料内，搅拌均匀后将其倒入成型后的第1组大直径陶瓷球层与相邻的中间面板之间，待冷却后抽掉该中间面板，完成第1组小直径陶瓷球层的浇筑成型；

(5)、将第2组大直径陶瓷球放入熔化后的高分子粘弹性材料内，搅拌均匀后将其倒入成型后的第1组小直径陶瓷球层与相邻的中间面板之间，待冷却后抽掉该中间面板，完成第2组大直径陶瓷球层的浇筑成型；

(6)、最后将第2组小直径的陶瓷球放入熔化后的高分子粘弹性材料内，搅拌均匀后将其倒入成型后的第2组大直径陶瓷球层与另一侧面板之间，待冷却后即加工完毕。

以实施例1和实施例10作平行试验，分别使用直径8.08mm的圆头弹丸以600m/s的初速度侵彻和使用直径8.08mm的平头弹丸以600m/s的初速度侵彻实施例1和实施例10的防护板，将从防护板是否被击穿、弹坑深度、背弹板受弹后凸起高度及背弹板受损程度来分析防护板的优良，具体数据见表7：

表7：2组复合防护板的抗侵彻参数

由表7中数据可得，在直径8.08mm的圆头弹丸以600m/s的初速度侵入情况下，实施例1的防护板的抗弹效果优于实施例10的防护板的抗弹效果。

由表7中数据可得，在直径8.08mm的平头弹丸以600m/s的初速度侵入情况下，实施例10的防护板的抗弹效果优于实施例1的防护板的抗弹效果。

实施例11

本实施例1一种具有非等径陶瓷球的复合防护板，包括面板1、芯材2和陶瓷球，面板1上、下间隔设置，迎弹的面板选用603装甲钢，背弹的面板选用7039铝合金，具有较好的防弹性能和较高的性价比；其中面板大小以及形状根据实际工程需要而定。面板的尺寸均为24cm×24cm×4.2cm，其中面板的厚度均为0.2cm。

芯材2是填充在两块面板之间，由高分子粘弹性材料制成的一整块芯材2，该芯材内包覆有7层陶瓷球层，芯材内具有2种不同直径的陶瓷球，分别为大直径陶瓷球3和小直径陶瓷球4。7层陶瓷球层依次为2层大直径陶瓷球层、3层小直径陶瓷球层和2层大直径陶瓷球层，相邻层的陶瓷球之间交错设置，同一层的陶瓷球直径相同。

采用具有非等径陶瓷球的复合防护板制造装甲设备的外部防护层，其中靠近大直径陶瓷球层的面板为外侧面板，先抗侵彻的陶瓷球为大直径陶瓷球3，即本实施例中两侧面板均可作为外侧面板使用。

当侵彻体为子弹时，子弹直径与大直径陶瓷球3的直径之比为0.8。

大直径陶瓷球3的直径为10mm，小直径陶瓷球4的直径为5mm，大直径陶瓷球3与小直径陶瓷球4的直径之比为2。

实施例12

本实施例12一种具有非等径陶瓷球的复合防护板，包括面板1、芯材2和陶瓷球，面板1上、下间隔设置，迎弹的面板选用603装甲钢，背弹的面板选用7039铝合金，具有较好的防弹性能和较高的性价比；其中面板大小以及形状根据实际工程需要而定。面板的尺寸均为24cm×24cm×4.2cm，其中面板的厚度均为0.2cm。

芯材2是填充在两块面板之间，由高分子粘弹性材料制成的一整块芯材2，该芯材内包覆有7层陶瓷球层，芯材内具有2种不同直径的陶瓷球，分别为大直径陶瓷球3和小直径陶瓷球4。7层陶瓷球层依次为1层大直径陶瓷球层、2层小直径陶瓷球层、1层大直径陶瓷球层、2层小直径陶瓷球层和1层大直径陶瓷球层，相邻层的陶瓷球之间交错设置，同一层的陶瓷球直径相同。

采用具有非等径陶瓷球的复合防护板制造装甲设备的外部防护层，其中靠近大直径陶瓷球层的面板为外侧面板，先抗侵彻的陶瓷球为大直径陶瓷球3。

当侵彻体为子弹时，子弹直径与大直径陶瓷球3的直径之比为0.8。

大直径陶瓷球3的直径为10mm，小直径陶瓷球4的直径为5mm，大直径陶瓷球3与小直径陶瓷球4的直径之比为2。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中间”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本实用新型的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (7)

1.一种具有非等径陶瓷球的复合防护板，其特征在于：包括上、下设置的面板(1)以及填充在面板之间的由高分子粘弹性材料制成的一整块芯材(2)，该芯材内包覆有至少2层陶瓷球层，相邻层的陶瓷球之间交错设置，同一层的陶瓷球直径相同；其中所述芯材内具有至少2种不同直径的陶瓷球，先抗侵彻的陶瓷球为大直径陶瓷球(3)。

2.根据权利要求1所述的具有非等径陶瓷球的复合防护板，其特征在于：所述芯材(2)内具有2种不同直径的陶瓷球。

3.根据权利要求2所述的具有非等径陶瓷球的复合防护板，其特征在于：所述大直径陶瓷球(3)与小直径陶瓷球(4)的直径之比为1.3～2.5。

4.根据权利要求2所述的具有非等径陶瓷球的复合防护板，其特征在于：所述小直径陶瓷球(4)的层数大于大直径陶瓷球(3)的层数。

5.根据权利要求1所述的具有非等径陶瓷球的复合防护板，其特征在于：所述芯材(2)内具有3种不同直径的陶瓷球。

6.根据权利要求5所述的具有非等径陶瓷球的复合防护板，其特征在于：沿着抗侵彻方向大直径陶瓷球层、中直径陶瓷球层和小直径陶瓷球层依次排列。

7.根据权利要求1所述的具有非等径陶瓷球的复合防护板，其特征在于：侵彻体为子弹，子弹直径与大直径陶瓷球(3)的直径之比为0.8～1。

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